微生物的繁殖和生长都建立在复杂的生化反应基础上，而反应速度随温度降低而减慢，但微生物的生命力很强，当处于比它们的生存最低温度还要低的温度下，虽然停止生长，但仍旧可以极缓慢地新陈代谢，维持生存，当温度一旦恢复到适宜条件，则微生物可以再度继续生长并恢复正常代谢。
低温对微生物的这种抑制作用可用于延长食品的贮存期。很明显，微生物的初始数量越少，食品的贮存期越长。根据微生物的适宜生长温度范围可将微生物分为三大类：嗜热菌、嗜温菌和嗜冷菌。在低温贮藏的实际应用中，嗜温菌、嗜冷菌是最主要的。
大多数食物的致毒性微生物类和粪便污染性菌都属于嗜温菌类。粪便污染菌类可用作微生物(卫生检验)指示剂，当它们的含量超出一定范围时即可指示出食物受致毒菌污染。通常食物致毒性菌在温度低于5℃的环境中即不易生长，而且不产生毒素；毒素一旦产生后，是不能用降低温度来使之失去活性的，这也为食品放在低温仓库内能够保证其质量不会发生改变的原因。
微生物菌落能在冷藏期间繁殖的，大多数属于嗜冷性菌类，它们在0℃以下环境中的活动有蛋白水解酶、脂解酶和醇类发酵酶等的催化反应。由于大多数动物性食品(肉、禽、鱼)的嗜冷菌主要是好氧性的，如果加以包装或在厌氧条件下冷却贮存(装满包装袋，空隙部分抽真空或充二氧化碳、氮气等惰性气体)，可显著地延长贮藏期。大多数蔬菜上的嗜冷菌为细菌和霉菌，而水果上主要是霉菌和酵母。
